51

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра «Проектирование дорог»

Курсовой проект

«Основы проектирования»

по дисциплине «Проектирование автомобильных дорог»

Минск 2016

Содержание

трасса дорога проектирование полотно

1. Введение. Краткая характеристика района строительства

2. Определение основных технических параметров дороги

2.1 Установление технической категории

2.2 Определение наименьшего радиуса кривой в плане

3.1 Проектирование вариантов плана трассы

3.2 Подбор радиусов круговых и длин переходных кривых

3.3 Пикетаж и составление ведомости прямых и кривых

4. Продольный профиль

4.1 Определение отметки поверхности земли по оси трассы

4.2 Назначение контрольных и руководящих отметок

4.3 Составление варианта проектной линии

4.4 Определение продольных уклонов

4.5 Расчет параметров вертикальных кривых

5. Проектирование кюветов

6. Поперечные профили земляного полотна и проезжей части

7. Проектирование дорожной одежды

8. Проектирование водопропускной трубы

9. Определение объемов земляных работ

Заключение

1. Введение. Краткая характеристика района строительства

Курсовой проект выполнен согласно заданию, выданному кафедрой “Проектирование дорог” 16.06.2015г и включает основные этапы проектирования автомобильных дорог.

Проектируемый участок расположен в г.Минске. Климат района умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно холодной зимой. Средние температуры воздуха в январе -4,8°С и в июле +18,0°С. Толщина снежного покрова 5% обеспеченности составляет 0,40м.

По степени увлажнения, район строительства представлен тремя типами местности:

1-ый тип на участках, где уклон более 20‰;

3-ий тип для заболоченных участков;

2-ой тип для всех остальных.

2. Определение основных технических параметров дороги

2.1 Установление технической категории

Ориентировочно категорию дороги назначаем по перспективной интенсивности движения N_t (t = 20 лет)

N _t = N₀ (1 + 0,01 p ) ^t - ¹,

где N₀ - начальная интенсивность движения, авт./сут;

p - ежегодный прирост интенсивности движения.

Подставляем исходные данные в формулу:

N_t = 1150*(1 + 0,01 *2,1 ) ²⁰ - ¹ =1707 авт./сут.

Согласно таблице, для дорог республиканского назначения полученная интенсивность движения 1707 авт./сут соответствует дороге IV технической категории. Для дороги IV технической категории расчетная скорость движения составляет 80км/ч. Принимаем:

Число полос движения - 2,

Ширина полос движения - 3м,

Ширина обочины 2м,

в т.ч. укр. полосы - 0,5м,

Ширина дорожного полотна 10м.

Определение расчетного расстояния видимости

Расчетное расстояние видимости определяем по схемам:

1) остановка автомобиля перед препятствием;

2) торможение двух автомобилей, двигающихся навстречу друг другу;

3) обгон легковым автомобилем грузового автомобиля при наличии встречного движения;

4) боковая видимость.

По первой схеме расчетное расстояние видимости S₁ называют видимостью поверхности дороги:

S₁ = V_p*t_p / 3,6 + K_э*V_p² / [254 ( ц₁ - i )] + l_зб,

где V_p - расчетная скорость движения автомобиля (км/ч) для дороги принятой технической категории, принимается по таблице;

t_p - время реакции водителя и включения тормозов, t_p =2,6 с;

K_э - коэффициент, учитывающий эффективность действия тормозов, величину которого можно принять равной 1,3 - для легковых автомобилей и 1,85 - для остальных;

ц₁- коэффициент продольного сцепления, ц₁ = 0,4 - 0,5;

i- продольный уклон участка дороги, равный максимально допустимому для принятой категории дороги (0,06);

l_зб- зазор безопасности ( l_зб = 5м ).

S₁ = 80*2,6 / 3,6 + 1,3*80² / [254 ( 0,5 - 0,06)]+5=137 м

По Нормам расчетное расстояние видимости поверхности дороги равно 100м для расчетной скорости 80км/ч. Для дальнейших расчетов принимаем S1 равное 137м.

По второй схеме расчетное расстояние видимости встречного автомобиля равно

S₂ = V_p * t_p/1,8 + K_э * ц₁ * V_p² / 127(ц₁² - i²) + l_зб

S₂ = 80 * 2,6/1,8 + 1,3 * 0,5 * 80² / 127(0,5² - 0,06²) + 5=253,5 м

По схеме обгона расчетное расстояние видимости вычисляют по формуле:

S₃ = V₁²/ [1,8*(V₁ - V₂)]+ K_э * V₁(V₁ + V₂)/ (127 * ц₁)+ [K_э* V₂²/(254* ц₁) + l_зб] * 2V₁/(V₁ -V₂),

где V₁ и V₂ - скорости движения легкового и грузового автомобилей.

При обгоне легковой автомобиль обгоняет грузовой. Скорость последнего на 30% ниже конструктивной, т.е. равна V₂ =46км/ч. Встречный автомобиль (легковой) движется с расчетной скоростью V₁ =80км/ч.

S₃ = 80²/ [1,8 * (80 - 46)] + 1,9 * 80 * (80 + 46)/ (127 * 0,45) + [1,9 * *(46)²/(254*0,45) + 5] * 2 * 80 / (80 -46) = 558,9м

Боковую видимость вычисляем по формуле

S_бок = 2*S₁*V_n / V_p,

где

V_n - скорость бегущего пешехода, пересекающего дорогу (V_n = 10км/ч);

V_p - расчетная скорость движения автомобиля для дороги принятой технической категории;

S₁ - расчетное расстояние видимости по первой схеме.

S_бок = 2 * 137 * 10/ 80=35м

Расчетное расстояние видимости по второй схеме не нормируется. Боковая видимость для дорог IV категории - 15м.

Полученное значение расчетного расстояния видимости S₁ и S_бок сопоставляем с Нормами и для дальнейшего проектирования принимаем большие значения, т.е. S₁ = 137м и S_бок=35м.

2.2 Определение наименьшего радиуса кривой в плане

Горизонтальные кривые

Минимальный радиус горизонтальной кривой вычисляем для случаев: односкатного (вираж) и двухскатного поперечных профилей проезжей части по формуле:

,

где V - расчетная скорость для дороги принятой категории, км/ч;

м - коэффициент поперечной силы по условиям удобства пассажиров;

м = 0,2 - 7,5 * 10^-4 V ,

i - поперечный уклон проезжей части в долях единицы, принимается для виража со знаком «плюс», для двухскатного поперечного профиля со знаком «минус».

м = 0,2 - 7,5 * 10^-4 *80= 0,14

Минимальный радиус горизонтальной кривой для двухскатного поперечного профиля проезжей части составляет:

Принимаем минимальный радиус = 420м.

3. План трассы автомобильной дороги

Проектирование плана трассы включает:

1) выяснение препятствий трассированию и контрольных точек;

2) проложение вариантов плана трассы;

3) подбор радиусов и длин переходных кривых закруглений;

4) пикетаж и составление ведомости углов поворота, прямых и кривых;

5) составление чертежа "План трассы".

В курсовом проекте исходной информацией для проектирования плана трассы являются карта местности масштабом 1:10000, начальный и конечный пункты и направления входа в них, препятствия трассированию.

3.1 Проектирование вариантов плана трассы

Вариант плана трассы проектируем методом упругой линии с помощью гибкой линейки с учетом контрольных точек и препятствий.

Полученное криволинейное очертание плана трассы представляет примерное положение трассы (предварительный вариант). Для обеспечения возможности выноски этой трассы на местность кривую заменяем ломаной прямой (рис. 3.1).

После этого измеряют углы поворота трассы (б_{1 ,} б_{2 ,} б₃) в местах изменения направления прямых, расстояние между вершинами углов (П₂, П₃), расстояние от начала (точка А) и конца (точка В) участка трассы до ближайших ВУ, а также биссектрисы закруглений Б₁, Б₂, Б₃.



Рис. 3.1 Схема замены криволинейного плана трассы ломаным очертанием

3.2 Подбор радиусов круговых и длин переходных кривых

Вписываем в углы поворота закругления таким образом, чтобы новое положение трассы примерно соответствовало положению предварительного варианта трассы, выдерживались нормативы плана трассы (радиусы и длины переходных кривых и прямых вставок), не было накладки соседних закруглений.

Радиус кривых назначаем не менее рекомендуемого. Ориентировочные радиусы закруглений определяем по величине биссектрисы Б_i и угла поворота б_i по формуле

,

Вычисляем ориентировочные тангенсы круговых кривых, принимая сдвижку p = 0 по формуле

По карте:

б₁ =54

П1=22*50=1100м

П2=11*50=550м

Б=2,1*50=105м

Ориентировочно радиусы закруглений определяют по величине биссектрисы Б_i и угла поворота

R_бi=Б_i/(1/cos(/2)-1)

R₁=105/(1/cos(54⁰/2)-1)= 875м

Вычисляют ориентировочные тангенсы круговых кривых, принимая смещение начала закругления равным ti= 0,5 Li и сдвижку Р=0.

Ti=Rбi*tg(i/2)

T1=875*tg(54⁰/2)=446 м;

Смещение начала закругления принимают равным ti = 0,5 Li=0,5*100=50м.

Проверяют достаточность длин прямых П1, П2 для размещения общих тангенсов .

1100 >446+50

550>446+50.

Проверка выполнена.

Схема закругления малого радиуса представлена на рис.3.2

Проектирование плана закругления малого радиуса ведем в следующей последовательности.

Вычисляем длину переходной кривой по формуле:

, м,

где V - расчетная скорость для дороги принятой категории, км/ч;

R - радиус круговой кривой (по заданию);

J -допускаемая скорость нарастания бокового ускорения, м/с³, принимается равной 0,3 для радиусов закруглений 300м и более.

Подставляя данные в формулу получаем:

Рис. 3.2 Элементы закругления с симметричными переходными кривыми

Полученные значения L сопоставляем с минимальными по нормам проектирования

L=100м.

Далее находим угол в (рис. 3.2), на который уменьшается круговая кривая при вписывании одной переходной кривой:

, градусы.

Подставляя данные, получаем:

Проверяем условие возможности разбивки закругления с переходной кривой

,

где б - угол поворота трассы (по заданию).

Условие выполняется, следовательно, никаких изменений в длину переходной кривой или угла поворота трассы вносить нет необходимости.

Вычисляем длину круговой кривой К₀:

,

где - угол поворота трассы в градусах.

Закругления с переходными кривыми обычно выносят на местность методом прямоугольных координат X и Y, помещая начало координат в начало первой переходной кривой (см. т. А на рис. 3.2) и в конец второй (т.Д.).

Координаты переходной кривой:

Xв=L- L3/(40*R2)

Yв=L2 /(6 * R) - L4/ (336 * R3)

Xв=100- 1003/(40*8752)= 99,97м

Yв=1002 /(6 *875) - 1004/ (336 * 8753) =1,904м

Определяем смещение t:

t=99,97 - 875*sin(3,26)=50.21 м

Определяем сдвижку р:

p=1,904 - 875*(1 - cos3,26)= 0,489

Вычисляем тангенс Т и домер D по формулам:

Т = (R + р) tg (б/2).

D = 2 (T + t) - (2L + К₀)

Подставляя данные, получаем:

Т = (875 + 0,489)*tg(54/2) = 446,08м

D = 2*(446,08+50,21) - (2*100+725) = 67,58 м

3.3 Пикетаж и составление ведомости прямых и кривых

Пикетное положение основных точек закругления определяем по формулам:

т.А (начало закругления) НЗ = ВУ - (Т + t) =1100 - (446+50)=651 ;

т.В (начало круговой кривой) НКК = НЗ + L=651+100=751;

т.С (конец круговой кривой) ККК = НЗ + L + К₀=651+100+725=1476;

т.Д (конец закругления) КЗ = НЗ + 2L + К₀=651+2*100+725=1576.

Результаты вычислений заносим в таблицу (3.2).

Таблица 3.2

Пикетажное положение основных точек закругления

Точка закругления	ПК+
НЗ(т.А)	6+51
НКК(т.В)	7+51
ККК(т.С)	14+76
КЗ(т.Д)	15+76

Характеристика закругления на ПК06+51 - 15+76

б	R	L	Т	t	Ко	D	НЗ	СЗ	КЗ
54	875	100	446,08	50	725	67,58	651	1113,5	1576

КХ = ?Пi - ?Дi = 1100 + 550 - 67,58 = 1582,42

На каждом закруглении при известных значениях a, R, L вычисляем остальные элементы закругления с точностью до 0,01м, пикетные положения основных точек закругления. По трассе определяем длины оставшихся прямых участков трассы и их румбы.

Румб (магнитный или истинный) - острый угол между ближайшим концом меридиана (магнитного или истинного) и направлением прямой. В курсовом проекте сначала определяем дирекционный угол ДУ₁ прямой П₁ (рис. 3.3), пользуясь картой местности. Дирекционный угол - угол между вертикальной линией 1 километровой сетки карты и направлением прямой (рис. 3.3). Так, для прямой ВУ1 - ВУ2 дирекционный угол равен ДУ2 (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Схема к вычислению дирекционного угла и азимута: 1 - вертикальная линия километровой сетки на карте; 2 - нижний край карты; 3 - направление магнитного меридиана; 4 - направление истинного меридиана

Далее вычисляем магнитный азимут

где - угол между вертикальной линией сетки карты и магнитным меридианом (рис. 3.3), указан внизу карты местности, равен 8°34?.

По полученной величине азимута А₁, вычисляем значение магнитных азимутов и румбов остальных линий. Так, азимут линии П₂ будет

В формуле знак «+» принимаем, если трасса поворачивает вправо на угол , и знак «-», если она поворачивает влево на угол . По величине азимутов А вычисляем румбы линии по условию:

если 0 ? А ? 90, то румб равен СВ: А;

если 90 < А ? 180, то румб ЮВ: (180-А);

если , то румб ЮЗ: (А-180);

если, то румб СЗ: (360-А).

Произведём расчёт магнитных азимутов и румбов прямых участков трассы:

А₁=ДУ₁ - г = 130° - 8°34? = 121°26? румб ЮВ;

А₂=А₁-б₁ =121°26?- 54°= 67°26? румб СВ;

4. Продольный профиль

Продольный профиль составляем по выбранному варианту трассы на миллиметровой бумаге формата А4 х n.

Проектирование продольного профиля включает:

1) нанесение исходной информации;

2) назначение контрольных точек и руководящих рабочих отметок;

3) составление вариантов проектной линии;

4) проектирование кюветов.

4.1 Определение отметки поверхности земли по оси трассы

Черный профиль - это продольный профиль поверхности земли вдоль оси трассы. Для его построения по карте в горизонталях на всех пикетах, переломах местности, в местах пересечения с водотоками, автомобильными и железными дорогами определяем отметки поверхности с точностью до 1см. Если точка находится между горизонталями карты, то ее отметку находим методом интерполяции. Если точка находится в пределах замкнутой горизонтали, то ее отметку вычисляем методом экстраполяции.

Масштаб нанесения расстояний и высот: горизонтальный - 1:5000; вертикальный - 1:500.

Точки черного профиля соединяем сплошной тонкой линией. Параллельно ей на расстоянии 2см проводим вторую сплошную тонкую линию и соединяем одновременно точки этих профилей вертикальными прямыми: сплошными основными толщиной 0,6 - 1,0мм - на пикетах и сплошными тонкими - на плюсовых точках.

4.2 Назначение контрольных и руководящих отметок

Контрольными точками продольного профиля в данном курсовом проекте являются пересечения с водотоками.

Пересечение водотоков

Водотоки бывают постоянные (реки, ручьи), отмеченные на карте синей линией, и периодически действующие. Для установления положения последних анализируем все понижения черного профиля с помощью карты местности. Если на рассматриваемом понижении возможен сток воды в обе стороны, то такое понижение является седловиной и не требует устройства водопропускного сооружения. Над таким понижением на профиле обозначается отвод воды в обе стороны трассы (точка со стрелками вверх и вниз от нее).

Если же по понижению местности к дороге подходит вода, то ее пропускаем под дорогой с помощью труб или мостов.

Типовые трубы бывают круглые и прямоугольные одно-, двух- и трехочковые. Отверстия круглых длинномерных труб (внутренний диаметр) -0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6м, прямоугольных (расстояние между боковыми стенками) - 2,0; 2,5; 3,0; 4,0м. Круглые трубы диаметром 0,80м применяют при длине до 15м и диаметром 1,0м - при длине до 30м.

Трубы устанавливаем на суходолах или небольших ручьях. В последнем случае отверстие принимают не менее 1,20м.

Мосты проектируют на постоянных водотоках. В курсовом проекте длину малых мостов назначаем ориентировочно (12, 18, 24, 27, 30м).

В курсовом проекте отверстия водопропускных сооружений и расчетные уровни воды в зоне сооружений назначаем без расчета и вычисляем контрольные отметки Н_пр у труб и мостов.

У труб контрольная отметка равна по засыпке над трубой (не менее 0,5м)

Н_пр = Н_ч + d + t + 0,5 + Н + (0,5b+c) i_n,

где Н_ч - отметка черного профиля;

d - внутренний диаметр круглой трубы или высота прямоугольной;

t - толщина стенки трубы (в курсовом проекте допускается принимать 0,08м для d = 0,8 и 0,1м - для остальных труб);

Н - толщина дорожной одежды (по заданию);

b - ширина проезжей части дорог;

c - ширина укрепительной полосы;

i_n - уклон проезжей части.

Отметки ПК:

ПК0=152,5-2,5/17*8=151,32

ПК1=150,0

ПК2=147,5

ПК3=145,0

ПК4=142,5-2,5/13*7=141,153

ПК5=147,5+2,5/33*1=147,58

ПК6=147,5+2,5*21=149,090

150-2,5/33*12=149,090

ПК7= 150,0+2,5/13*7=151,346

152,5-2,5/13*6=151,346

ПК8= 152,5-2,5/20*4=152,0

ПК9= 155,0-2,5/25*21=152,9

ПК10= 155,0-2,5/22*4=154,545

ПК11= 152,5-2,5/14*8=151,071

ПК12= 152,5-2,5/15*4=151,833

ПК13= 155,0-2,5/20*8=154,0

ПК14= 160,0+2,5/12*6=161,249

ПК15= 160,0-2,5/8*3=159,0625

ПК16= 155,0-2,5/14*4=154,285

Руководящие рабочие отметки

Проектную линию (ось проезжей части) стремимся проектировать по обертывающей (в насыпях). Руководящие рабочие отметки h_р (минимальные высоты насыпи) вычисляем:

а) по обеспечению снегонезаносимости дороги на открытых участках

,

где h_CН.5% - высота снега в данной местности с вероятностью превышения 5% (рекомендуется принимать 0,4-0,5 - в г.Минске);

?h - запас высоты насыпи над снежным покровом для размещения сбрасываемого с дороги снега и увеличения скорости снежного потока над дорогой, равный 0.4 м.

Таблица 4.1

Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение низа дорожной одежды для типов местности, м
1	2	3
Супесь пылеватая, тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый, тяжелый и тяжелый пылеватый	0,8	1,9

4.3 Составление варианта проектной линии

На листе миллиметровой бумаги формата А4 х n вычерчивают черный профиль в масштабах: горизонтальном 1:5000, вертикальном 1:500.

Проектную линию в курсовом проекте проектируют методом тангенсов. Для этого намечают на профиле контрольные точки и положение руководящих рабочих отметок. С помощью упругой линии или шаблонов вертикальных кривых графически намечают ориентировочное положение проектной линии. Ее заменяют отрезками прямыхABCD (рис. 4.3).

Рис. 4.3 Схема к нанесению проектной линии

Определяют графически пикетное положение и отметки точек А, В, С, D, E ломаной. Вычисляют уклоны прямых АВ, ВС, CD, DE и т.д., округляют до целого значения промилле и корректируют отметки точек или их пикетное положение. В переломы проектной линии вписывают вертикальные кривые. Расчет элементов кривых ведут исходя из схемы, представленной на рис. 4.3

4.4 Определение продольных уклонов

Точки А и В расположены на пикетах 0 и 2. Их отметки 153,0 и 149,0. Вычисляем уклон прямой АВ:

i = (153 - 149)/200= 4/200 = 0,02 = 20 ‰.

Округляем уклон прямой АВ до 40 ‰. Тогда отметка точки В (ПК2) будет равна

НВ = НА + i * l = 149 + 0,02·200 = 153.

Вычисляем уклон прямой ВС:

i = (149 - 149)/300= 0/300 = 0.

НС = 149 + 0·300 = 149.

Вычисляем уклон прямой СD:

i = (154,5 - 149)/500= 5,5/500 = 0,011.

НD= 154,5 - 0,011*500= 149.

Вычисляем уклон прямой DE:

i = (156 - 154,5)/600=0,0025.

НD= 154,5 - 0,011*500= 154,5.

4.5 Расчет параметров вертикальных кривых

Минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой определяем из условия обеспечения видимости поверхности дороги

,

где S₁ - расчетное расстояние видимости поверхности дороги;

h₁ - высота глаза водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги (h₁ = 1,0м);

h₂ - высота неподвижного препятствия (h₂ = 0,15м).

=4880м

Рекомендуемый радиус вертикальной выпуклой кривой вычисляют по условию обеспечения безопасного обгона

,

где S₃ -расчетное расстояние видимости по условию обгона встречного автомобиля, принятое для проектирования;

Н - высота встречного легкового автомобиля (в курсовом проекте можно принять Н = 1,45м).

=32160м

Минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой определяем из условия недопущения перегрузки рессор

,

где - расчетная скорость для принятой категории дороги,

а_о - допускаемое центробежное ускорение, а_о = 0,5-0,7м/с.



Рекомендуемый радиус вертикальной вогнутой кривой определяем из условия обеспечения видимости дороги ночью

где S₁ - принятое расчетное расстояние видимости поверхности дороги;

h_ф - возвышение центра фары над поверхностью дороги, принимают по условию;

а - угол рассеивания пучка света фар, а = 2°.

Категория дороги	IV
Расчетная скорость, км/ч (основная)	80
Rвып мин, м	4000
Rвог мин, м	2500
Уклон imax, ‰	60

Расчет элементов кривых ведут исходя из схемы, представленной на рис.



Рис. 4.5 Схема к расчету вертикальной кривой

Длина вертикальной кривой К радиуса R и тангенса Т равна:

К=щ*R=(i₁- (-i₂))*R; T=0.5K, м;

Пикетное положение начала и конца кривой: НЗ=ВУ-Т; КЗ=ВУ+Т;

Отметки начала и конца закругления: Н_НЗ=Н_ВУ-Т_i1; Н_КЗ=Н_ВУ+Т(-i₂);

Вершина кривой расположена на расстоянии l₁ от её начала и l₂ от её конца:

l₁= i₁*R; l₂= i₂*R;

Отметка вершины кривой:

Н_В=Н_НЗ+-(l₁)²/2R;

Отметка точек на кривой (например точки М):

Н_М=Н'_М- y=Н_НЗ+x*i₁-x²/2R;

Н_М=Н_В - h=Н_В+-l²/2R;

Wb=0,02+0=0,02

Wc=0,011-0=0,011

Wd=0,025-0,011=0,014

R=200/0,02=10000

T=0,5*200=100

НЗ=ВУ-Т=200-100=100

КЗ=ВУ+Т=200+100=300

Ннз=Нву+Тi1=149,0+100*0,02=151,0

Hкз=Нву-Тi2=149,0-100*0=149,0

Кривая 1.

К=щ*R=(0,04- (-0,02))*5000=300м; T=0.5K=0,5*300=150м;

НЗ=ВУ-Т = 200 - 150 = 50м; КЗ=ВУ+Т = 200 + 150 = 350м.

Н_НЗ=Н_ВУ-Т_i1 = 163,51 - 150*0,04 = 157,51 ; Н_КЗ=Н_ВУ+Т(-i₂) = 163,51 - 150*0,02 = 160,51,

Кривая 2.

К=щ*R=(0,02- (0,002))*2500=45м; T=0.5K=0,5*45=22,5м;

НЗ=ВУ-Т = 400 - 22,5 = 377,5м; КЗ=ВУ+Т = 400 + 22,5 = 425,5м.

Н_НЗ=Н_ВУ-Т_i1 = 159,51 + 22,5*0,02 = 159,96 ; Н_КЗ=Н_ВУ+Т(-i₂) = 159,51 - 22,5*0,002 = 159,46

5. Проектирование кюветов

Кюветы необходимо устраивать в выступах, на участках низких насыпей и нулевых отметках, там, где высота насыпи меньше глубины кювета.

Дно кювета располагают параллельно проектной линии ниже бровки земляного полотна на глубину кювета h_к. Положение начала (конца) кювета определяют следующим образом.

Находим разность отметок оси дороги и бровки обочины:

?У = i_п (0,5b₁ + c) + i_o (a - c)=0,02*(0,5*6+0,5)+0,04(2-0,5)=0,13м

где i_п, i_o - поперечные уклоны проезжей части и обочины;

b- ширина проезжей части двухполосной дороги;

a, c - ширина обочины и укрепленной полосы.

Вычисляют высоту насыпи, при которой начинается (заканчивается) кювет:

h_нк = h_к + ?У= 0,8+0,13=1,02

Проектирование кюветов включает:

1.проектирование продольного профиля дна кювета;

2.назначение укрепления кюветов.

Для предотвращения разрыва дно и стены кювета укрепляют. Принимают такие типы укрепления в зависимости от продольного уклона:

1) засев трав с планировкой при уклонах до 20‰;

2) одерновка откосов и укрепление дна гравием (щебнем) при продольных уклонах дна до 30‰;

3) мощение откосов и дна камнем, бетонными плитами при уклоне 30-50‰;

4) перепады, быстротоки при уклоне >50‰.

6. Поперечные профили земляного полотна и проезжей части

Поперечные профили земляного полотна проектируем одновременно с продольным профилем дороги.

В курсовом проекте представляем типовые поперечные профили земляного полотна в соответствии с рабочими отметками, видом грунта с учетом обеспечения устойчивости откосов, требований безопасности движения, незаносимости дороги снегом, минимальной стоимости строительства.

1. Типовые поперечные профили насыпей:

1) низкие насыпи высотой до 2м. Заложение откосов 1: 4 - 1: 3 назначается по условиям безопасности движения. Нормы предусматривают крутизну откоса 1: 3 для дорог ЙV категории.

2) высокие насыпи высотой от 2 м до 12м. Крутизна откосов назначается минимальной по условиям их устойчивости: m₁ = 1,5 при мелких и пылеватых песках.

Для повышения устойчивости откоса нижнюю его часть при высоте насыпи более 6м проектируют более пологой (m₂ = m₁ + 0,25).

7. Проектирование дорожной одежды

Дорожная одежда включает покрытие, основание и дополнительный слой основания. При этом, если - грунты земляного полотна - пылеватые, то дополнительный слой основания является дренирующим и устраивается на всю ширину земляного полотна. При песчаных грунтах, супесях и при первом типе местности дополнительный слой основания является подстилающим и устраивается на ширину проезжей части и укрепительных полос.

=0,002*0,58+0,6*0,26+5,5*0,07+1,5*0,09=0,677

Величину приведенной интенсивности движения при проведении титульных экономических обследований.

Величину приведенной интенсивности движения на последний год срока службы дорожной одежды Np (ед/сут) определяют по формуле 1.6.11:

,

где f_пол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним(f_пол=0,55);

Nm - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств в физических единицах на конец срока службы.

N_m = 1150*(1+0,01*2,1)^8-1 = 1330 авт/сут

S_{m cум} - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке Q_расч.

Выполненный расчет позволяет назначить уровень надежности материла покрытия, который необходимо обеспечить на стадии подбора состава (рис1. 5.1). Интенсивность 1330 выходит за пределы графика. Поэтому принимаем минимальное значение 0,7 .

Определим суммарное число воздействий расчетного автомобиля за срок службы по формуле 1.6.12.

Коэффициент суммирования Кс определим по формуле 1.6.13

где q - показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

q=1+0.01p=1+0.01*2,1=1.021

Расчетное число расчетных дней в году (Т_рдг) за проектный срок службы конструкции (Т_сл) устанавливают по данным специальных исследований. Расчетным считается день, в течение которого сочетание состояния грунта земляного полотна по влажности и температуре асфальтобетонных слоев конструкции обеспечивают возможность накопления остаточной деформации в грунте земляного полотна или малосвязных слоях дорожной одежды и верхних слоях асфальтобетона. Значение Т_рдг южного дорожно-климатического района составит 130дней.

Значения коэффициента, учитывающего вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого принимаем из таблицы 6.2.3.

В нашем случае k_n=1,31.

Тогда:

В соответствии с заданием принимаем грунт земполотна в виде супеси тяжелой пылеватой. Для Брестской области области по рис. 1.7.6 назначаем третий климатический район.

Назначим в качестве основного источника увлажнения атмосферные осадки, что соответствует схеме увлажнения №1 (Табл. 3 Приложения 3),. По таблице относительной нормативной влажности грунта (Табл. 2 Приложения 3), уровня надежности 0.85, третьего климатического района, первой схемы увлажнения относительная нормативная влажность для глины составит 0.67.

По формуле (1.7.1) определим влажность грунта с учетом неоднородности. Параметр (t) по таблице 1.7.1. составит 1.06.

Wр = Wтаб(1+0,1t) =0.67(1+0.1х1.06)=0.74

По таблице расчетных значений характеристик грунтов (табл. 1 Приложения 3) определим расчетные характеристики для суглинка тяжелого:

- модуль упругости - 180 МПА

- угол внутреннего трения - 41

- силу внутреннего сцепления - 0.02 МПа

Таблица 1.7.2

Значения расчетных характеристик

Материал	Модуль упругости при температуре, МПа	Прочность на изгиб при 0оС, МПа	Угол внутр. трения ц, о	Внутр. сцепле- ние С, МПа	Коэффициенты m и а
	0 0С	10/20 0С	50 0С
1	2	3	4	5	6	7	8
Горячий, плотный, м/з а/б типа Б, марки 2 на битуме БНД 90/130	3600	2400 1200	420	9.5			5.0;5.4
Горячий, пористый, к/з а/б на битуме БНД 90/130	2200	1400 800	350	7.8			4;6.3
Щебень с применением битума		450			48	0.07
Песчано-гравийная смесь		180			41	0.02
Грунт ЗП - песок пылеватый		60			35	0,012

Таблица 1.10.1

Минимально допустимый требуемый модуль упругости дорожной одежды

Категория дороги	Требуемый модуль упругости Етр, МПа дорожной одежды
	капитального типа при нагрузке группы:	облегченного Типа	переходного и низшего типа
	А1	А2	А3
I	230	270	310	--	--
II	220	250	280	--	--
III	200	--	--	180	--
IV	180	--	--	150	100
V, VI	--	--	--	100	80

Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии 1.10.4:

Е_об > Е_тiп,

где Е_об - общий расчетный модуль упругости конструкции, определяемый расчетом с помощью номограммы 1.7.8, МПа;

Е_тiп - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, Мпа по 1.10.5 или табл.1.10.1;

К^тр_пр - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимается в зависимости от требуемого коэффициента надежности.

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции дорожной одежды при N_р > 410⁴ (авт) Е_тiп (МПа) вычисляют по формуле 1.10.5:

Е_min = 98,65 [lg(N_р) - c] =98,65* (lg437988- 3,55)=206,3МПа

где N_р - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды

с - коэффициент, зависящий от группы нагрузки (для группы нагрузки А₁ с=3,55)

Независимо от результата расчета по формуле (1.10.5), требуемый модуль упругости дорожной одежды должен быть не менее указанного в таблице 1.10.1.

Е_факт> Е _тр

Т.к. по таблице 1.10.1. для нагрузки А₁ и дороги IV-ой категории значение Е_тр=180Мпа, примем: Е_тр= Е_min=206,3 МПа.

Значение К^тр_пр примем по табл. 1.4.2. В нашем случае оно составит 0.85.

Окончательно принимаем Е_общ= К^тр_пр * Е _тр =206,3*0.85=175,4 МПа

Ведем расчет общего модуля упругости снизу вверх.

120 МПа < 190 МПа, следовательно конструкцию необходимо усилить за счет увеличения толщин нижних слоев.

8. Проектирование водопропускной трубы

Труба распологается на ПК 9+ 00.

Определим расчетный расход ливневых вод

Исходные данные:

F = 1.1

L = 0.5

Jo = 10

Расчетный расход - объем воды (в м3), протекающий через данное поперечное сечение в секунду (м3/с).

Расчет ведется в следующей последовательности.

Определяем расчетную вероятность превышения при ливнях. Принимает ВП IV категория - 2%.

Qp = 16.7 * ap * dp * F * ц* ky * kf (1)

ap = a час * kf (2)

dp = do * дc (3)

дc = 1 - ? * в * П (4)

где ap - расчетная итенсивность осадков, соответсвует заданной ВП, мм/мин

а час - максимальная часовая интенсивноть по табл 14.2 = 0,82

kt - коэффициент редукции - табл. 14.3 = 1.20

dр - расходный коэффициент склонового стока

do - коэф. Склонового стока по табл 14.4 = 0,6

дc - коэффициент учитывающий аккумуляцию дождевого стока

? - коэффициент учиывающий проницаемость грунтов. 0,15 для песков.

в - коэффициент, учитывающий состояние почвогрунтов к началу формирования расчетного паводка, принимается равным 1,10-1,15 для песков.

П - поправочный коэффициент. Для РБ = 1.

F - площадь водосбора, км2 = 1,1

? - коэффициент редукции стока, в зависимости от пощади водосбора. = 0,5

Ky - коэффициент, учитывающий влияние крутизны склонов на расчетный расход, = 0,80

kf - коэффициент, учитывающий форму водосбора = F/L=2.2 отсюда kf = 0,85

дc = 1 - ? * в * П = 1 - 0.15 * 1.15 * 1 = 0.8275

dp = do * дc = 0.6 * 0.8275 = 0.4965

ap = a час * kf = 0.82 * 1.20 = 0.984

Qp = 16.7 * ap * dp * F * ц* ky * kf = 16.7 * 0.984 * 0.4965 * 1.1 * 0.5 * 0.8 * 0,85 = 3,51

Пропускная способность безоголовочных труб снижается

Q = Qp/0.83 = 3,675

По табл 14.8 и расходуопределяем диаметр трубы. D = 1.6

Определим длину трубы.

H он = 4,09 - 0,02 (0,5 + 6/2) - 0,04( 2 - 0,5) =3,96

Вычисляем теоретическую длину трубы

Lт = 10+2*1,5*3,96 = 21,88 м

Принимаем 9 звеньев по 2,5 м. Итого 22.5 м Это больше теоретической длины на 0,62 м

Смести начало и конец трубы от подошвы насыпи на 0,5*0,62 = 0,31 м. Тогда длина верховой части тубы L1 и низовой L2:

L1= (0.5*22.5 + 0.31)/(1+0.010*1.5) =11,39

L1= (0.5*22.5 + 0.31)/(1-0.010*1.5) =11,74

9. Определение объемов земляных работ

Объемы земляных работ включают объемы насыпей, выемок, присыпных обочин, кюветов, снимаемого плодородного слоя.

Рис. 9.1 Схема к определению объема насыпи и присыпных обочин

Для принятой конструкции дорожной одежды вычисляют ширину верха земполотна В, снижение ?h бровки верха земляного полотна относительно проектной линии (оси проезжей части). Предварительно определяют разность отметок оси проезжей части и бровки обочины ?У по формуле (3.18), а также разность отметок проектной линии и бровки верха земполотна (рис. 4.1)

= 0,43м

,

=0,275м

?У = i_o (a - c) + i_n(b + c) = 0,04 (2- 0,50) + 0,02(3 + 0,50) = 0,13м

где Н - толщина дорожной одежды по оси проезжей части;

i_3n - поперечный уклон верха земляного полотна (i_3n=0.03);

m - заложение относа насыпи;

i_n - поперечный уклон проезжей части;

b - ширина проезжей части дорог II - VI категорий или одного направления дороги I категории;

c - ширина укрепительной полосы;

a - ширина обочины.

Ширина верха земляного полотна:

В = Вп + 2m (?h - ?y),

В = 10 + 2*3 (0,43 - 0,13)=11,18м

где Вп - ширина дорожного полотна (расстояние между бровками обочины).

Определение объемов насыпей

Объем насыпи при высоте до 6.0м на участке длиной ? равен:

,

где m - заложение откоса насыпи;

h - средняя высота земляного полотна в насыпи.

,

где h₁ и h₂ - рабочие отметки в начале и конце участка насыпи длиной ?;

?h - по формуле.

Объем плодородного слоя толщиною h_nc, снимаемого из-под насыпи:

Общий объем насыпи:

При высоте насыпи более 6м объем насыпи равен:

?,

Объем плодородного слоя

?,

Общий объем насыпи вычисляется по формуле.

Насыпь на участке ПК1+00 - ПК2+00 имеет среднюю высоту:

На участке ПК1+00-ПК2+00 объем насыпи:

Объем плодородного слоя:

м³

Общий объем насыпи:

м³

Заключение

В курсовом проекте был запроектирован участок автомобильной дороги, имеющий следующие параметры:

Категория дороги - IV.

Протяженность участка - 1,4218 км

Количество углов поворота - 1

Длина переходных кривых - 120м

Длина круговой кривой - 529м

Величины продольных уклонов - от 2 до 40 промилле.

Вертикальные кривые - 1 выпуклая и 1 вогнутая.

Результаты расчета дорожной одежды - требуется увеличение толщин нижних слоев конструкции.

Расположение и диаметр водопропускных труб - 1 труба диаметром 1.6м на ПК 9+00.

Литература

1. К. Бабков В. Ф., Андреев О. В. Проектирование автомобильных дорог. 4.1. М.: Транспорт, 1979. 366 с.

2. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги: Нормы проектирования. СНиП 2.05.02-85. М.: Изд-во литературы по строительству, 1986. 51 с.

3. Ксенодоходов В.И. Таблицы для проектирования и разбивки клотоидной трассы автомобильных дорог. М.: Трансп.

Размещено на Allbest.ru

...